燒結含鐵原料性能及優化配礦研究

摘 要：宣鋼煉鐵廠通過入燒含鐵原料性能進行優化配礦，通過對其理論與實際上進行具體分析，研究，以確定最佳原料結構，在保證燒結礦質量的同時降低了燒結礦成本。希望通過文章的研究，能夠給相關方面的工作人員在工作上帶來一定的啟示和借鑒意義，以供參考。

關鍵詞：冶金性能；互補；搭配

前言

近幾年鋼鐵企業的利潤空間越來越小，降低成本成為鋼鐵企業提高效益的最佳選擇。通過對比煉鐵成本，降低入燒原料成本，能夠有效降低煉鐵成本。這就要求我們對入燒原料性能進行仔細研究，然后合理配礦，確定最佳原料結構，在保證燒結礦質量的前提下降低入燒成本。

1 入燒結構確立的理論基礎

宣鋼燒結礦屬高堿度燒結礦，其礦物組成主要是磁鐵礦、赤鐵礦、鐵酸鈣、硅酸鈣和少量的玻璃相，由于燒結中MgO、Al2O3的存在，礦物相中還含有少量尖晶石（MgO·Al2O3）、鈣鎂橄欖石（CaO·MgO·SiO2）等礦物。目前原料條件下，宣鋼360m2燒結機燒結礦的礦相分析為：主要鐵礦物是磁鐵礦，晶形為半自形、它形晶，其次是赤鐵礦。赤鐵礦多為原礦顆粒，呈蜂窩狀結構，在孔洞邊緣有少量骸晶狀赤鐵礦。粘結相礦物有鐵酸鈣，晶形為板條狀和少量的樹枝狀，與磁鐵礦形成熔蝕交織結構，硅酸二鈣為針狀，穿插生長在礦物縫隙間，大面積的熔蝕結構導致還原性較差。基底為硅酸鹽玻璃相，有裂紋。主要礦物含量為：磁鐵礦50-55%、赤鐵礦8-15%、鐵酸鈣20-25%、硅酸二鈣10%、硅酸鹽玻璃相3%（含量為目估法）。

相關研究認為，從燒結礦的礦物組成來看，理想礦物組成應為：原生赤鐵礦一般占25-30%左右，這些未礦化的赤鐵礦在粘結相中將起到核心和骨架的作用。鐵酸鈣占30-40%，為主要粘結相。比較可知，宣鋼燒結礦的赤鐵礦含量、鐵酸鈣含量相對偏低，后續宣鋼在配礦時考慮合理控制Al2O3/SiO2比（0.1～0.2，宣鋼為0.35左右）和進口粉配比，以發展鐵酸鈣粘結相。

2 燒結用原料基礎冶金性能研究

從2011年以來，宣鋼燒結主要使用的進口粉有：澳粉（揚迪、PB、FMG、紐曼、麥克粉等），巴西粉（巴標、卡粉），其基礎冶金性能如表1所示。

過高或過低的同化性能、液相流動性對燒結礦質量都會產生不利影響，那么在明確了各種礦粉的優劣勢，在燒結生產進行配礦時，應遵照不同性質的鐵礦粉搭配使用原則，以達到互補的效果。

圖1給出了基于不同種類鐵礦粉燒結基礎性能互補的配礦法的示意圖。

按燒結基礎性能的不同分為A、B、C、D四大類（A、C代表同化性或液相流動最好和最弱的，B、D代表較好和較弱的鐵礦粉），中間線為適宜的燒結基礎性能。按照“互補”搭配原則可將具有不同燒結性能的鐵礦粉改善至較為適宜的水平。A搭配B、C搭配D，均不能調整到適宜水平，而A搭配D、B搭配C，B搭配D、A搭配C均可通過不同的搭配比例，調整到適宜的水平。

宣鋼所用進口粉平均同化溫度為1199℃，楊迪的同化溫度最低，可以與同化溫度高的卡粉搭配使用；PB粉同化溫度較高，亦可以與同化溫度低的FMG、楊迪粉搭配；巴標粉同化性居中，在燒結配料中可適當增大比例。在有精粉存在的情況下，揚迪、FMG比例可以適當下調。

宣鋼所用鐵礦粉液相流動性平均范圍在2.2-2.7之間，不同的鐵礦粉液相流動性差別很大，且同一種鐵礦粉在不同的溫度下差別也很大，如PB、半自熔精粉、FMG粉。半自熔精粉的液相流動性指數隨溫度的變化非常接近，在使用過程中互換性更強。大多數鐵礦粉液相流動指數隨溫度升高而增大，且在燒結溫度變化過程中，不同種類的鐵礦粉液相流動指數對溫度的變化率（敏感性）存在差異。

從流動性指數測定時的溫度區間（1280℃-1320℃）看，PB粉、半自熔精粉、FMG的液相流動性增幅很大，而卡粉、巴標粉、楊迪增幅較小，這說明前者對溫度的敏感性較大，而后者較小，半自熔精粉在低溫段更敏感，PB粉則在低溫、高溫段均敏感，FMG則在高溫段較敏感。

楊迪的液相流動指數最大，敏感度較小，該礦在燒結配礦中可與液相流動指數較小的卡粉搭配；PB粉的液相流動指數在低溫段偏小，燒結過程中在低溫區難于生成液相，而且由于對溫度的敏感度很大，液相流動很不均勻，不利于燒結成礦過程，故應控制其使用量，同時注意與液相流動對溫度的敏感性小、低溫段液相流動指數較大的鐵礦粉（如楊迪）搭配使用；巴標粉的液相流動指數值居中，敏感度很小，說明其在燒結過程中液相流動均勻，在燒結配礦中可大量使用。

半自熔精粉的液相流動指數較大，敏感度也較大，在配量較高（注意其中TiO2對燒結礦質量影響）時，應注意與液相流動指數小、敏感度小的鐵礦粉搭配使用。

低鈦酸精液相流動指數較大，含SiO2較高，在燒結過程中，有利于燒結液相生成，其氧化放熱，也有利于降低燃耗。全自熔精粉液相流動指數較小。

3 燒結進口粉和精粉主體結構框架的確定

在燒結生產進行配礦時，首先要考慮鐵礦粉理化性能滿足生產的需求，同時，應遵循不同性質的鐵礦粉搭配使用的原則，以達到互補的效果；梳理從2011年以來高爐順行期對應的燒結原料結構，確定燒結進口粉主體結構框架如下：

10%FMG+60%PB粉+20%巴標粉+10%卡粉

在燒結生產中，考慮半自溶精粉、低鈦酸精粉相流動指數較大，含SiO2較高，全自熔精粉液相流動指數較低，25%半自熔精粉，50%低鈦酸，25%自熔；有關精粉性能、進口粉與精粉結構搭配方面，后續需進步深入研究。

4 經濟粉的性能

目前，在燒結生產中已經使用的經濟粉有：蒙古粉、馬來西亞粉、南非粉。（如表2所示）

蒙古粉：化學成分適中，燒損小；粒度組成差，<3mm粒級僅為48%，>10mm約占20%，不利于粘附其它粒子；1280℃時流動性指數很高，極易生成液相。

馬來西亞粉：品位偏低，SiO2含量略高，Al2O3極高，燒損較高；粒度較細，不利于制粒；1280℃時流動性指數較好。該礦粉的使用量會因其SiO2含量過高而受到限制。

南非粉：品位較高，SiO2含量偏低，TiO2較高；粒度較細，不利于制粒；1280℃時流動性指數較低，屬高熔點物質。該礦粉的使用量會因其SiO2和TiO2含量而受到限制。

近兩年，蒙古粉在36m2、86m2燒結機按4%配加，在360m2燒結機控制在2%以內，馬來西亞粉由于水分大，進廠后晾曬參與小混料平鋪，配比不超2%，南非粉在36m2、86m2燒結機按4%配加，在360m2燒結機控制在2%以內。

5 結束語

宣鋼煉鐵廠在立足降低鐵前成本的基礎上，通過對原料基礎冶金性能的研究，利用原料基礎冶金性能互補的原則優化入燒原料結構，逐步降低高價位外粉，提高當地精粉用量，在穩定燒結外粉主結構，保證燒結各項質量指標的前提下，合理配加經濟粉，實現降低鐵前成本的目的。

作者簡介：王艷（1981，1-），工程師，冶金工程專業。